一種實用的多功能數(shù)字溫度計設(shè)計 - 圖文-

1、測試系統(tǒng)與組件電子測量技術(shù)EL ECTRON IC M EASU REM EN T TECHNOLO GY 第30卷第10期2007年10月一種實用的多功能數(shù)字溫度計設(shè)計劉高潮(桂林工學(xué)院南寧分院南寧530001摘要:本文提出的多功能數(shù)字溫度計系統(tǒng)設(shè)計,采用了A T89S52單片機、DS18B20單總線數(shù)字溫度傳感器、DS1302時鐘日歷芯片、ISD1420語音錄放芯片等器件。該數(shù)字溫度計的測量范圍為0120,可實現(xiàn)多點測控。顯示分辨率為0.1,誤差±0.5。交替顯示實時日期、時間、溫度;通過按鍵設(shè)置日期、時間、報警溫度的上限和下限值。當溫度超過設(shè)定的上限或下限時,能發(fā)出聲、光報警提

2、示。能實現(xiàn)實時語音播報日期、時間、溫度等。該系統(tǒng)具有測量精度高、工作穩(wěn)定、功能多、使用方便等特點,可以廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們?nèi)粘Ｉ钪?對溫度進行測量與監(jiān)控,具有較好的實用價值。關(guān)鍵詞:單片機;數(shù)字溫度計;多功能中圖分類號:TM93文獻標識碼:ADesign of usef ul digital thermograph with multi2f unctionLiu Gaochao(Nanning School of Guilin Industry University,Nanning530001Abstract:This paper presents a multi2f unctiona

3、l digital thermograph which is consisted of a SCM(A T89S52,mono2 bus digital transducer(DS18B20,calendar CMOS chip(DS1302and recording CMOS chip(ISD1420.The temperature range in measuring is f rom0to120,multi spots measurement and control is also available.Display resolution in this system can reach

4、0.1,and the measuring error is less than0.5.Time,date,and temperature degree can be alternately displayed,and the date,time,upper and lower limit of alarm temperature can be set through the push button.When the actual temperature degree goes beyond the pre2setting range,an alarm in light or voice wi

5、ll be executed.A real time speech broadcast for date,time and temperature is also realized.The system has several obvious advantages like high measuring precision,working stabilization,multi f unctions and easy for operating.It can be widely used in the agriculture,industry fields,and human daily li

6、fe.K eyw ords:SCM;digital thermograph;multi2function0引言目前,隨著社會的進步和發(fā)展,溫度控制器的應(yīng)用已越來越廣泛,一般傳統(tǒng)的溫度計只能測量和顯示實時溫度,功能單一。已經(jīng)不能很好適應(yīng)現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活的需要?；谝陨系目紤],本設(shè)計制作一種可交替顯示實時日期、時間和溫度,并可實現(xiàn)多點測控,測量范圍0120,測量誤差小于± 0.5。并可根據(jù)實際需要隨時調(diào)整顯示日期、時間、設(shè)定最低、最高溫度報警值的多功能數(shù)字溫度計。1多功能數(shù)字溫度計結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由按鍵組合、溫度傳感器、時鐘日歷信號、顯示、語音播報、聲光報警、單片機等7個功能模塊

7、組成。多功能數(shù)字溫度計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1數(shù)字溫度計結(jié)構(gòu)框圖1.1按鍵組合模塊根據(jù)多功能數(shù)字溫度計系統(tǒng)要求,需有設(shè)置鍵、加一鍵、減一鍵、確定鍵、播報鍵、交替鍵、轉(zhuǎn)換鍵、多點測控查詢鍵等各種功能按鍵組合。設(shè)置鍵可隨時設(shè)置日期、時間、溫度上限和下限數(shù)值第30卷電子測量技術(shù)的設(shè)定功能。加一鍵、減一鍵可根據(jù)設(shè)置鍵的設(shè)置對時間及溫度的上限和下限數(shù)值進行加一和減一操作。確定鍵對設(shè)置日期、時間、溫度上限和下限數(shù)值予以確認。播報鍵可隨時進行語音播報實時時間、溫度。交替鍵可自動交替顯示日期、時間、溫度及溫度上限和下限的設(shè)定數(shù)值。轉(zhuǎn)換鍵也可隨時查詢實時日期、時間、溫度及溫度上限和下限的設(shè)定數(shù)值。1.2溫度

8、傳感器模塊選用DS18B20溫度傳感器實施溫度檢測,因DS18B20數(shù)字溫度計它內(nèi)置一個912位的A/D 轉(zhuǎn)換器,測量溫度范圍-55+125,測量溫度精度可高達0.1。是DALL AS 公司生產(chǎn)的1-Wire ,即單總線器件,具有線路簡單,體積小的特點。用它來組成一個測溫系統(tǒng),具有線路簡單,在一根通信線,可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計,十分方便。在具體進行多點溫度測控時,可采用如下兩種方法實現(xiàn)。(1DS18B20溫度傳感器探頭多點同步測量法DS18B20溫度傳感器探頭多點同步測量法特點是硬件電路簡單,轉(zhuǎn)換速度快,編程較繁瑣,適用于較多探測點的測控。電路原理框圖如圖2所示。 圖2多點同步測量法原理框

9、圖(2繼電器切換測量法繼電器切換測量法特點是硬件電路所需元件較多,轉(zhuǎn)換速度較慢,編程簡單,適用于較少探測點的測控。電路原理圖如圖3所示。 圖3繼電器切換法電路原理用單片機的P0.5、P0.6、P0.7口作為溫度傳感器探頭繼電器切換控制輸出口。當單片機的P0.5、P0.6口輸出數(shù)字信號為11時,選擇探頭1。P0.5、P0.6口輸出數(shù)字信號為10時,選擇探頭2。P0.5、P0.7口輸出數(shù)字信號為01時,選擇探頭3。P0.5、P0.7口輸出數(shù)字信號為00時,選擇探頭4。1.3時鐘日歷信號模塊選用DS1302專用時鐘日歷集成電路,因DS1302集成電路內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM ,通

10、過簡單的串行接口與單片機進行通信,實時時鐘/日歷電路提供秒、分、時、日、日期、月、年的信息,每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整,時鐘操作可通過AM/PM 指示決定采用24或12小時格式。DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信、僅需用到3個口線:RES 復(fù)位、I/O 數(shù)據(jù)線和SCL K (串行時鐘。時鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達31個字節(jié)的字符組方式通信。DS1302工作時功耗很低,保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1mW 。即DS1302具有體積小,成本低,耗電少,性能穩(wěn)定等優(yōu)點。完全能夠達到該系統(tǒng)對于顯示秒、分、時、日、日期、月、年信息的要求。1.4顯示模塊選用160

11、2字符型液晶顯示器(L CD ,因1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器(CGROM 已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形,當顯示時,L CD 從單片機得到此代碼,并把它存儲到顯示數(shù)據(jù)RAM (DDRAM 中。L CD 的字符發(fā)生器根據(jù)此代碼可產(chǎn)生所需顯示信息的5×7點陣圖形。字符在L CD 顯示屏上的位置地址可通過數(shù)據(jù)總線,由單片機送至L CD 指令寄存器。1.5聲光報警模塊該系統(tǒng)選用普通一個發(fā)光二極管和一個蜂鳴器組成聲光報警模塊,當溫度超過設(shè)定溫度上限和下限值時,發(fā)光二極管和蜂鳴器分別發(fā)出光聲報警。1.6語音播報模塊選用ISD1420語音錄放集成電路作為語音播報模塊。根據(jù)系統(tǒng)需要,

12、將“010”、“分”、“點”、“現(xiàn)在時間”、“星期”、“溫度”、“度”等,這些語音信息預(yù)錄入芯片當中,以供實時語音播報調(diào)用。1.7單片機控制模塊選用TA89S52,因A T89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K B 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用At mel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造,與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上,擁有靈巧的8位CPU 和在系統(tǒng)可編程Falsh ,使得A T89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。從而可提高該數(shù)字溫度計系統(tǒng)的靈活性、兼容

13、性和通用性。劉高潮等:一種實用的多功能數(shù)字溫度計設(shè)計第10期2系統(tǒng)電路原理方框圖 系統(tǒng)電路原理方框圖如圖4所示。單片機接口資源分配:P0.0口接1602字符型液晶顯示器(L CD 的(R/W 讀/寫信號端。P0.1口接1602字符型液晶顯示器(L CD 的(RS 寄存器選擇信號端。,P0.2口接1602字符型液晶顯示器(L CD 的(E L CD/響應(yīng)信號端。P0.5p0.7口作為溫度傳感器探頭繼電器切換控制輸出口。P1.0P1.7口接ISD1420語音錄放集成電路和1602字符型液晶顯示器L CD ,作為語音地址信號與L CD 數(shù)據(jù)信號復(fù)用口。 P2.0口作為溫度傳感器信號輸入口。P2.1P

14、2.7口接按鍵組合模塊。P3.0口接ISD1420放音端。P3.1口接ISD1420錄音端。P3.2口接蜂鳴器、發(fā)光二極管。P3.5口接專用時鐘日歷集成電路DS1302的復(fù)位/片選輸入端。P3.6口接專用時鐘日歷集成電路DS1302的串行時鐘數(shù)據(jù)輸入端。P3.7口接專用時鐘日歷集成電路DS1302的數(shù)據(jù)線輸入/輸出端。圖4電路原理方框圖3程序流程圖3.1主程序流程圖主程序流程圖如圖5所示。圖5主程序流程圖3.2日歷、溫度上下限設(shè)置子程序流程圖日歷、溫度上下限設(shè)置子程序流程圖如圖6所示。 圖6日歷、溫度上下限設(shè)置子程序流程圖第30卷電子測量技術(shù)4實驗與結(jié)論經(jīng)測試,各項功能都能達到設(shè)計指標,溫度測

15、量范圍0120,測量誤差小于±0.5,可交替顯示實時日期、時間、測量溫度。采用繼電器進行各探頭的切換,讀取各不同測量點的溫度切換準確可靠。通過設(shè)置鍵調(diào)整顯示日期、時間和設(shè)定最低、最高溫度報警值性能良好。當溫度超過設(shè)定溫度上限和下限值時,能分別發(fā)出聲、光報警及時。進行語音實時播報日期、時間、溫度時音質(zhì)清晰。總之,該多功能數(shù)字溫度計體積小、結(jié)構(gòu)簡單、制作費用低廉、工作穩(wěn)定、測量精度較高、功能多、使用方便。對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們?nèi)粘Ｉ钪?對溫度進行測量與監(jiān)控,具有較好的實用價值。參考文獻1鮑方.J.電子技術(shù)應(yīng)用,2004,30(9:30232.2吳濤.智能溫度控制系統(tǒng)J.電子測量技術(shù),200

16、5(1:324.3李光飛.單片機課程設(shè)計實例指導(dǎo)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.4譚潔強.C程序設(shè)計M.2版.北京:清華大學(xué)出版社,2000.5周立功,增強形80C51單片機速成與實踐M.1版.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.6徐愛均,彭秀華.單片機高級語言C51應(yīng)用程序設(shè)計M.北京:電子工業(yè)出版社,1998.7廖先蕓.電子技術(shù)實踐與訓(xùn)練M.北京:高等教育出版社,2000.8李全利 .單片機原理及應(yīng)用技術(shù)M.2版,北京:高等教育出版社,2004.作者簡介劉高潮,男,1953年出生,工程師,學(xué)士,主要研究方向為電子技術(shù)應(yīng)用。(上接第3頁參考文獻1鄭君里.信號與系統(tǒng)M.北京:高等教育出版社,1981.2朱華,黃輝林.隨機信號分析M.北京:北京理工大學(xué)出版社,1990:1882233.3曾慶勇.微弱信號檢測M.杭州:浙江大學(xué)出版社,1986:1282134.4劉文生,李景林.取樣技術(shù)原理與應(yīng)用M.北京:科學(xué)出版社,1981.5Analog Device.Digitally programmable delaygeneratorsZ.1999.6A